机器人教学设计(概述)

1、教学基本信息课题机器人概述学科通用技术学段： 高二第1、2学段年级高二相关领域教材书名：简易机器人制作 出版社：地质出版社 出版日期：2005 年 5 月是否已实施是指导思想与理论依据简易机器人是通用技术的选修模块，课程理念旨在提高学生应用电子技术的素养。本模块内容不是机械地、单一地技能培训，而是把形成学生应用电子技术的技能，掌握简易机器人设计的思想方法，了解机器人发展的前沿技术这三者有机结合。注重学生创造潜能开发，加强实践能力的培养。拓宽科学、技术、社会视野，加强人文素养教育。密切联系学生的实际生活，反映先进技术和先进文化。丰富学生学习过程，倡导学习方式的多样化。根据技术课的课程目标，学生学

2、习本课程内容，能进一步拓展技术学习视野，学会或者掌握一些电子技术的基本知识和基本技能，掌握简单电子技术和简易机器人设计、实施的一般思想和方法，具有一定的技术探究和运用简易机器人技术解决实际问题的能力；形成和保持对电子技术的兴趣和学习愿望，具有正确的技术观念和技术创新意识；养成积极、有责任感、有安全意识地使用技术的行为习惯。教学背景分析教学内容：【教材特点】简易机器人制作课程是一个基于计算机技术的学习平台，将机械、电子、控制等技术与信息技术的应用有机组合起来，充分体现了技术世界的奥妙与神奇，实践性强、挑战性大、涉及面广。教材内容图文并茂，提供了许多机器人的案例。【核心内容】机器人概述这部分是起始

3、章节，主要内容为了解机器人技术的应用。了解机器人的概念，理解简易机器人的三要素，掌握简易机器人的基本结构和工作原理。【本节地位】本节内容为深入学习后面各章节作铺垫。学生通过学习，了解有关机器人的基本知识，理解机器人的概念，开阔学生眼界，激发学习兴趣。学生通过了解简易机器人的结构，知道简易机器人的工作原理（传感器把外界信号传递给控制器，然后控制器根据设定的程序指挥执行机构进行工作）。为后续学习编写程序控制简易机器人打下知识基础。学生情况：【生活经验】大部分学生可能没有接触过简易机器人的学习和制作，但他们通过影视、报刊杂志、网络等信息渠道对机器人有了一定的感性认识，对机器人这个概念并不陌生，而且怀

4、有一定的兴趣。【认知水平】学生对机器人的概念认识还不是很清晰，尤其是对简易机器人的概念还是比较陌生的，但是一些和简易机器人设计、制作相关的知识是学习过的，如：通用技术必修2中的结构、流程、系统、控制等部分的内容，只不过学生并未把这些相关知识和简易机器人的内容进行过联系。在简易机器人结构这部分内容中，学生对传感器、控制器和执行机构这样的术语比较陌生，可以从他们熟悉的人体结构入手，形象地说明传感器、控制器和执行机构功能和作用。【知识基础】学生在通用技术必修课和其它学科中学习过简单的电路知识、计算机知识等等。能通过教师引导学生将这些相关知识用到认识机器人和理解简易机器人的基本结构和工作原理中来。教学

5、方式：讲授教学手段：资料视听技术准备：无 教学目标【知识与技能】（1）了解机器人的产生、发展历程和机器人技术的应用。（2）了解机器人的基本概念。（3）理解构成简易机器人的三个要素。（4）掌握简易机器人的基本结构和基本工作原理。【过程与方法】通过观看有关机器人的视频、图片资料，了解机器人的产生、发展历程和机器人技术的应用，了解机器人的概念，通过观看机器人工作的视频资料，理解简易机器人的三要素，通过分析简易机器人工作的视频资料，掌握简易机器人的基本结构和基本工作原理。【情感态度与价值观】激发对技术问题的敏感性和探究欲望，领略机器人技术世界的奥秘与神奇，关注机器人技术的新发展，具有对待技术的积极态度

6、和正确使用技术的意识。重难点分析重点：简易机器人的基本结构和工作原理。这是后续学习简易机器人设计、制作的知识基础。难点：机器人的概念。机器人的内涵是随着机器人技术的发展不断在深化和发展。教学设计构思说到“机器人”这个词，同学们都不会陌生，请你们说一说你们心目中的机器人是什么样的？播放一段视频，展示机器人的形象和功能。机器人不一定都是有着人类的外表，打破机器人在学生心中的固有形象，开阔他们的思路，利用一些机器人的图片（这些机器人外形各异）说明虽然我们把它们叫“机器人”，但是它们不一定就是“人”的外观，而是具有类似人的一些功能。为何会产生机器人？由此引出“机器人”一词的来源。播放幻灯片：机器人一词

7、的产生展示几段机器人工作的视频，由此引出机器人工作的优势。以问题：使用机器人代替人类工作有什么优势？启发学生归纳机器人的优势：1. 提高生产效率，保证产品质量;2. 代替人类完成枯燥的，反复的体力劳动;3. 帮助人类完成有危险的工作;4. 帮助人类拓展视野，为科学的发展作出了巨大的贡献;总结：因为机器人有以上的作用，所以机器人技术应用于人类生活的许多领域。工业生产领域；服务领域；军事领域；农业生产领域；科学探索领域等等展示图片、视频，说明机器人在各个领域中的应用。学生通过以上视频、图片资料，总结出：机器人的定义。用国际标准化组织（ISO）对机器人的描述：1. 机器人的动作机构具有类似人或其它生

8、物的某些器官（肢体、感官）的功能2. 机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活多变3. 不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等4. 独立性，完整的机器人系统，在工作中可以不依赖人的干预播放视频：会叠毛巾的机器人、机器人玩魔方、循迹小车。说明无论是结构功能复杂的机器人，还是结构单一，功能简单的简易机器人应具备以下三个要素：感知，思维，行为。结合循迹小车视频，提出问题：为什么小车会自己认路并行进，不会四处乱走？让学生观察小车说出原因。引出简易机器人的结构，引导学生发现“会认路小车”的基本结构。利用学生熟悉的人体结构类别机器人的结构，把机器人的传感器、控制器和执行机构比作人的“眼睛”

9、、“大脑”和“脚”点出机器人的基本结构。启发学生思考认路小车是如何工作的：小车通过传感器看到地面的黑线，这一信号传递给控制器，然后控制器根据设定的程序指挥传动装置行进。在此点明，简易机器人的控制器是根据程序的设定将传感器的信号进行处理，然后指挥执行机构进行工作的。教学过程教学阶段教师活动学生活动设置意图引入环节1激发兴趣开阔思路环节2了解机器人的应用环节3机器人的定义环节4简易机器人的结构引导：请同学们说一说你们认为什么是机器人？播放视频：机器人及机器人技术目前发展的状况问题：机器人就一定是人类的形象吗？为什么？播放幻灯片：给出几张机器人的图片（这些机器人外形各异）虽然我们把它们叫“机器人”，

10、但是它们不一定就是“人”的外观，而是有着类似人的功能。播放幻灯片：机器人的诞生和发展历程“机器人”这个词源于一部科幻话剧剧中人物的名字。这个人物的塑造表达了人们对使用机器代替人类劳的美好愿望。播放视频：机器人在工作问题：为什么要使用机器人代替人类工作？启发学生归纳机器人的作用：1机器人可以提高生产效率，保证产品质量;2机器人可以代替人类完成枯燥的，反复的体力劳动;3机器人可以帮助人类完成有危险的工作;4机器人还可以帮助人类拓展视野，为科学的发展作出了巨大的贡献;总结：因为机器人有以上的作用，所以机器人技术应用于人类生活的许多领域。工业生产领域；服务领域；军事领域；农业生产领域；科学探索领域等等

11、问题：看了这么多关于机器人的资料，到底什么是机器人？给出国际标准化组织（ISO）对机器人的描述:1. 机器人的动作机构具有类似人或其它生物的某些器官（肢体、感官）的功能2. 机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活多变3. 机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等4. 机器人具有独立性，完整的机器人系统，在工作中可以不依赖人的干预引导学生通过以上视频、图片资料，讨论给出机器人定义：机器人具有一些类似于人的某些器官的功能，能替代人完成一定的工作；它不同于一般的自动化机器，能更灵活、更能自主地适应环境，完成复杂、多样化的工作。引导学生知道机器人技术是在不断深化发展的，所以机

12、器人的内涵也是在不断扩展的。播放视频：机器人叠毛巾；机器人玩魔方问题：结合两段视频资料，当机器人面对具体任务时它怎么做？引导学生分析出机器人具备的三个要素：感知，思维，行为播放视频：认路小车问题：为什么小车不会四处乱走？总结：小车通过“眼睛”看到地面的黑线，然后经由“大脑”指挥“脚”走路。问题：在这辆小车上“眼睛”、“大脑”，“脚”都在哪里，是什么？总结：我们把机器人的“眼睛”、“大脑”和“脚”用专用术语称为传感器、控制器和执行机构，这是简易机器人的三个基本结构。问题：小车为何能按照地上的黑线运行的？总结：小车通过传感器看到地面的黑线，这一信号传递给控制器，然后控制器根据设定的程序指挥传动装置转动行进。回答观看思考，并回答观看听取观看回答观看思考并回答思考并归纳观看听取听取讨论听取听取观看观察并回答回答回答回答激发学生对机器人的兴趣。打破机器人在学生心中的固有形象，开阔他们的思路。让学生了解机器人的诞生和发展历程启发学生归纳出机器人的作用让学生了解机器人应用的领域引出机器人的概念机器人的概念是不断深化发展的引出机器人的三要素